Южнокорейские ученые разработали уникальный органический транзистор.

Ученые из Сеульского национального университета разработали новый тип органических полупроводниковых устройств, предназначенных для носимой электроники и «электроники на коже». Эти системы, устанавливаемые непосредственно на тело, способны выполнять функции сенсоров, дисплеев и вычислительных модулей одновременно.

Основным недостатком существовавших ранее органических светодиодных транзисторов была потребность в высоком рабочем напряжении, достигавшем 80-180 В из-за особенностей конструкции электродов и значительных барьеров для инжекции электронов. Даже усовершенствованные модели с электрохимическим легированием и переносом ионов требовали напряжения более 3,5 В и имели проблемы с устойчивостью зоны свечения.

Команда под руководством профессора Тэ-У Ли внесла инновационное решение: в активный слой органического полупроводника был интегрирован усилитель транспорта ионов. Это способствует формированию электрического двойного слоя на границе с электродом стока, что позволяет эффективно инжектировать электроны, минуя необходимость в высоком напряжении или нестабильном n-тип легировании.

Благодаря этому удалось создать устройство с простой однослойной активной структурой, которое объединяет обработку сигналов, память и светоизлучение. При этом свечение остается стабильным в широком диапазоне, что критически важно для систем отображения.

Кроме того, транзистор проявляет «нейроморфные» свойства, накапливая отклик при повторных воздействиях и сохраняя свое состояние. По сути, устройство имитирует работу нейронных систем, где сигнал не просто проходит, а изменяет внутреннее состояние элемента.

Практическая демонстрация показала работу гибкого носимого дисплея, запитанного от двух обычных батареек по 1,5 В. Это доказывает возможность работы при низком напряжении без сложных блоков питания, что ранее считалось недостижимым для подобных технологий.

Авторы подчеркивают, что объединение вычислений, памяти и отображения в одном органическом транзисторе значительно упрощает конструкцию будущих носимых устройств. Нынешние системы состоят из множества отдельных компонентов, требующих соединения и синхронизации, что ведет к увеличению энергопотребления, размеров и снижению надежности.

Возможность интеграции всех функций в одном слое открывает путь к более простым архитектурам, применимым от носимых медицинских датчиков до «искусственной кожи», которая сможет не только считывать физиологические данные, но и мгновенно выводить результаты их обработки прямо на теле.

Исследователи отмечают, что такие системы могут найти широкое применение в реабилитации, мониторинге состояния пациентов, спортивной аналитике и персонализированной медицине, где оперативная визуализация данных имеет первостепенное значение.

По словам Тэ-У Ли, главный успех работы заключается в том, что ранее разрозненные функции – вычисление, память и отображение – удалось реализовать в единой органической структуре без усложнения устройства. Это закладывает основу для нового поколения интеллектуальной носимой электроники.